Старые Банальности ЗЯТЦ Прорыва

Дементий Башкиров

При обсуждении проекта в 2008 году в НИИАР, сторонники Прорыва приводили немало аллегорий для выражения своих мыслей. Сторонники инновационных ядерных технологий, которые поставили амбициозную цель добиться неограниченного денежного и ресурсного финансирования из бюджета РФ, обычно выставляли противников Прорыва в виде бизнесменов, которые мыслят не дальше, чем на полдня вперед.

Январь 2008, учебный центр, обучающие игры кадрового резерва НИИАР (научно-исследовательский институт атомных реакторов - Прим. ВИВас) по методике РОШ (русская онтологическая школа). Анекдот от Прорыва:

«Успешный бизнесмен дает интервью и рассказывает на камеру о своем бизнесе, как он развивался и как обстоят дела сейчас. Банки полметра, пальцы в перстнях, цепь гнет мощную шею, лопатник оттопыривает пиджак – типичный представитель демократии 90-х годов.

Смачный рассказ о принципах построения бизнеса в России после развала СССР подходит к концу, и журналистка задает последний вопрос:

«Что Вы планируете на завтра?»

Бизнесмен в ступоре.

«Вы, ваще, о чем? Посмотрите, где я и где завтра?»»

Что нужно делать, чтобы не быть таким бизнесменом, живущим лишь жаждой наживы и сегодняшним днём?

Необходимо иметь научно обоснованную стратегию развития Росатома на ближайшее десятилетие или даже столетия. Для этого нужно оторваться от мирской суеты, поднять голову и посмотреть вдаль, за горизонт своей жизни. Вот этим и занимается Прорыв, который глядит на тысячелетия вперед, сквозь магический кристалл бытия.

Сторонники Прорыва считали себя современными тамплиерами, несущими священный Грааль через миры и века. С другой стороны, задача создания ЗЯТЦ БРЕСТ ставилась в один ряд с Атомным проектом №1 и требовала очень быстрых и решительных действий, чтобы успеть опередить конкурентов – Индию, Китай, США. Речь шла о том, чтобы за 3-4 года создать полный замкнутый топливный цикл (ЗЯТЦ) опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-ОД-300.

Паникеров и неверующих в успех Прорыва быстро вычисляли и отправляли на заслуженный отдых или увольняли, формируя сплоченный работоспособный коллектив. Зарплаты сотрудников Прорыва были существенно увеличены и превышали среднюю зарплату в НИИАР на 20-40%, все рабочие места были снабжены самой современной оргтехникой, началось коренное перевооружение технологического и аналитического оборудования.

Представим логику рассуждений сторонников Прорыва в 2008 году.

Даже если мы говорим всего об одном реакторе типа ВВЭР-1000, который накапливает 220 килограмм плутония в год, через 12 000 лет в ОЯТ этого реактора будет 2 000 тонн плутония, пригодного для изготовления 300 000 бомб типа Нагасаки. На этот относительно небольшой, по историческим меркам, период одному реактору потребуется 2 миллиона тонн урана.

Дементий Башкиров по своей натуре человек впечатлительный, и очень близко к сердцу принял умозаключения Прорыва. Действительно, даже на скромную дюжину тысяч лет, всех мировых разведанных запасов природного урана, 30 миллионов тонн, хватит всего на 15 ГВтэ установленной мощности. При этом в ОЯТ будет накоплено 4,5 миллиона боеголовок.

Весьма скромные, можно сказать мизерные, 15 ГВтэ. Потребляемая мощность АЭС в 2008 составляет 450 ГВтэ, суммарная мощность генерации электроэнергии 3000 ГВтэ, а суммарная мощность потребленной энергии углеводородов составляет 8000 ГВт.

Все эти значения давно известны, и, вроде бы, не содержат ничего нового. Пятиклассник легко справится с вычислениями. Но «сегодня» нельзя увидеть катастрофу, которая наступит «завтра». Прорыв заставил посмотреть вдаль, а затем взглянуть на себя из далекого будущего. Это не классическая трансцендентальность, а критический взгляд на самого себя из далекой эпохи наших потомков.

Страшно стало за всех наших потомков, не очень далеких и далеких. Нужно срочно искать источник энергии, чтобы человечество смогло прожить хотя бы 10-12 тысяч лет. Нужно срочно прекращать производство плутония и сворачивать атомную энергетику до нуля – логичный вывод, который Дементий Башкиров ожидал услышать. Но Прорыв предлагает использовать плутоний для создания ЗЯТЦ БРЕСТ. Чтобы увеличить примерно в 60 раз производство атомной энергии.

Что меняется, с точки зрения распространения плутония, если заменить современные АЭС на ЗЯТЦ БР?

Производство электроэнергии через 500 лет будет практически полностью за счет АЭС, так как никаких альтернативных источников энергии в ближайшие тысячи лет не предвидится. 30 млн тонн урана для современного парка ВВЭР-1000 хватит на 60 лет, а для ЗЯТЦ БРЕСТ – на 3600 лет. Плутоний в ЗЯТЦ БРЕСТ за 3600 лет будет практически полностью израсходован на мирные цели, и его единовременные запасы будут в 60 раз меньше, всего 75 тысяч боеголовок (по 6 килограмм).

Если бы Дементий Башкиров учился только по советским школьным учебникам, то несомненно поддержал бы идеи Прорыва. Если бы Дементий Башкиров не изучал ядерную физику и радиохимию ОЯТ, если бы не работал 23 года с ОЯТ и облученными ядерными материалами, то поддержал бы идеи Прорыва.

Проблема заключалась в том, что в 2008 году Дементий Башкиров знал, что

– на водной радиохимии в отходы уходит ~2% плутония (прямые потери радиохимии), а при выдержке 10 лет теряется 5-7% плутония (потери на распад Pu-241). В сумме водный ЗЯТЦ БР теряет 7-9% плутония.

– на пирохимии в отходы уходит 5-10% плутония, и очень часто до 100%. В среднем сухой ЗЯТЦ БР теряет 15% плутония.

Потери америция и кюрия в отходы составляют 50 - 100%. Теоретически, в соответствие с ТУ на материал топливного сердечника (параметр - общее содержание примесей), доля америция в топливе не может превышать суммарную массу примесей 0,4% (коэффициент очистки от осколков 250). «Случайный» захват америция в топливную композицию, на радиохимии может произойти только вместе с РЗЭ, доля которых в ОЯТ составляет порядка 2,5%. Доля же самого америция составляет 0,25%. Таким образом, в топливе оказывается максимум 16% от накопленного америция, а более 84% америция уходит в ядерные отходы (высокоактивные РАО, содержащие ядерные материалы).

И это далеко не самое важное. Отходы можно удалить глубоко под землю или в океан, и проблема тут только в деньгах, в экономике производства, которое реально существует.

Основная проблема в том, что современные АЭС способны выжигать лишь 0,7% природного урана, оставляя в потерях в виде ОЯТ 0,18-0,24% плутония. Топливная эффективность у современных АЭС мизерная, и на 1 ГВтэ*год расходуется 160 тонн природного урана, вместо одной тонны теоретически.

Рассмотрим достижения ЗЯТЦ БР 1960-1980-х годов.

США, 1965-1969 год, пиро-ЗЯТЦ реактора EBR-II 69/20 МВт, переработано 5 т. ОЯТ с небольшим выгоранием. Учитывая потери актинидов на пиро-радиохимии и фабрикации 5% (самый лучший в мире реализованный вариант ЗЯТЦ БР) при выгорании 10%, за 10 переработок (условное выгорание природного урана 100% при потерях 50%) потери составляют 33%. Такой ЗЯТЦ БР способен сжечь 66% природного урана. Это почти в 100 раз больше, чем в современных АЭС.

Учитывая потери актинидов на фабрикации 15% (реальный опыт установки грануляции и фабрикации вибро-топлива ХТО (химико-технологическое отделение - Прим. ВИВас) НИИАР за 50 лет), плюсуя потери на радиохимию 5%, советский ЗЯТЦ БР способен сжечь 33% природного урана. Это почти в 50 раз больше, чем в современных АЭС.

Оба варианта принципиально эффективнее используют природный уран, чем современные АЭС, способные выжигать лишь 0,7% природного урана. Оба варианта реализованы на практике опытных реакторов мощностью 60 МВт (примерно равная мощность реактора ледокола или реактора подводной лодки).

Все результаты имеющихся экспериментальных работ «золотого века» атомной энергетики 1960-80-х годов, включая два рассмотренных, были признаны глубоко отрицательными результатами. Слишком много отходов актинидов, справедливо считают сторонники Прорыва, хотя удельное образование ядерных отходов меньше или равно современным АЭС. Такие варианты ЗЯТЦ БР нельзя считать безопасными на века и тысячелетия. *Смотри последний абзац статьи.

Прорыв выдвигает гипотезу о возможности возврата в цикл 99,9% всех актинидов при выгорании 10% в одном цикле. В этом случае, сжечь удастся 99% актинидов и получить лишь 1% плутония в отходах.

ЗЯТЦ БРЕСТ получает всего 1% плутония на 100% осколков, ОЯТЦ АЭС - 25-35% плутония на 100% осколков. ЗЯТЦ безопаснее в 25-35 раз, с точки зрения распространения ядерного оружия из плутония, на единицу полезной энергии.

ЗЯТЦ Прорыва получает эффективность 99%, против 0,7% у современных АЭС. ЗЯТЦ эффективнее в 140 раз.

В 2008 весь цивилизованный мир притих от изумления, глядя на достижения Прорыва. Прорыв представил себя мировому сообществу как мессия, как спаситель человечества от неминуемой энергетической смерти, которая наступит после исчерпания запасов ископаемого топлива.

Все рассуждения, приведенные выше, – это исходные данные для решения проблемы ядерного оружия из плутония, для расчета повышения эффективности использования природного урана, для расчета экономических показателей производства электроэнергии на АЭС, которые совершенно не учитывает тот факт, что человек очень чувствителен (не толерантен) к ионизирующему излучению. Все результаты, приведенные выше, подводят читателя к мнению, что ЗЯТЦ Прорыва на порядки лучше современных АЭС, и необходимо максимально широкое международное сотрудничество для выделения ресурсов на создание представленной новейшей технологии производства ядерной электроэнергии.

Но это вовсе не так. Ни один цент внешнего финансирования не был получен Прорывом для решения глобальной военно-политической и энергетической задачи. Критика Прорывом научных результатов США и СССР не имела под собой научно-экспериментального обоснования, поэтому ни одно правительство не выделило средства на создание технологий ЗЯТЦ БРЕСТ.

ЗЯТЦ БРЕСТ – это очень хорошо продуманный софизм, который предназначен для публики, никогда не работавшей с реальным ОЯТ. Это логическая цепочка рассуждений, которая должна привести вас к тщательно спланированной научной западне.

Казалось бы, что сложного в том, чтобы уменьшить потери радиохимии и фабрикации с 5% до 0,1%? На самом деле, это скачек технологий в 50 раз. Много ли это? Возможен ли такой скачек?

Аналогично можно было бы предложить увеличить выгорание топлива РБМК-1000 в 50 раз, с 2% до 100%. Ничего страшного, что уран-238 не делится в потоке тепловых нейтронов, мы решим эту проблему быстро и дешево.

Дикое предположение? Если вы изучали ядерную физику, то вы ответите да. На планете изрядное количество реакторов, персонал которых сочтет изобретателей Прорыва сумасшедшими, если они выдвинут такую гипотезу. Такой скачек технологий невозможен, пессимистично говорят и академики физики-ядерщики.

Наоборот, радиохимики академии наук России, с большим энтузиазмом восприняли гипотезу Прорыва, подкрепленную фальсифицированными отчетами ХТО НИИАР. Вместо того, чтобы указать утопистам на очевидные нестыковки почти в два порядка, научные последователи Т.Д. Лысенко приняли решение любыми способами остаться у источника бюджетного финансирования.

Особенно контрастно утопичные решения ЗЯТЦ БРЕСТ были видны специалистам радиохимии ОЯТ в НИИАР. Суммарное количество актинидов, которые перерабатываются в НИИАР единовременно, составляет 150 грамм, при запрете переработки с выдержкой менее 183 дня. Сравните эти «цифры» с ежегодной переработкой 2 100 000 грамм, которые требуется для ЗЯТЦ БРЕСТ. Разрыв составляет более тысячи раз, и не заметить его невозможно. За всю историю мировых атомных проектов, даже не предполагалось разрабатывать подобное оборудование и инфраструктуру к нему. Вместо предела загрузки «горячей камеры» в 0,1 МКи, требуется увеличить предел минимум до 10 МКи, а при очень коротких циклах выдержки ОЯТ более 100 МКи.

Самое важное - и реактор БР, и радиохимия ОЯТ БР, и фабрикация вторичного ОЯТ БР, должны соблюдать действующие нормы радиационной безопасности (ФЗ о радиационной безопасности населения). Всё остальное не имеет значения, если учитывать, что человек планеты Земля должен быть защищен от радиационного оружия массового поражения, которым является ОЯТ, попавший в окружающую среду.

Прорыв игнорирует законы РФ, выдвигая требования неприменимости законов для инновационных видов ядерной энергетики. Прорыв требует изменить закон о радиационной безопасности, так как деятельность Прорыва не укладывается в рамки действующего закона. Прорыв создал свою теорию потенциальной биологической безопасности, которая противоречит НРБ-99/2009.

Прорыв игнорирует факт наличия активности осколков деления в теории радиационно-эквивалентного захоронения, и считает их ничтожными, ведь они практически исчезают за 200 лет.

Но эти 200 лет человеку нужно как-то выживать.

При делении ядер на один квтч образуется одинаковое количество осколков деления, что в быстром реакторе, что в тепловом реакторе.

При работе ВВЭР-1000 в атмосферу планеты выбрасывается одна стомиллионная доля наработанной активности ОЯТ, а при работе ЗЯТЦ БР в атмосферу выбрасывается одна стотысячная доля наработанной активности ОЯТ. Разница в выбросах осколков деления на один произведенный квтч при нормальной эксплуатации составляет 1000 раз.

Вероятность радиационной аварии с ОЯТ ВВЭР составляет одну миллионную долю, а вероятность радиационной аварии при переработке ОЯТ БР составляет одну тысячную. Вероятность радиационной аварии с ОЯТ при радиохимии в 1000 выше, если делать переработку ОЯТ каждые полгода, а реактор будет работать 50 лет (100 переработок за время работы одного блока). Статистика производства ядерного оружия показывает, что вероятность ядерной аварии на радиохимическом этапе на порядок выше, чем на этапе производства плутония в реакторе. При такой аварии в атмосферу выбрасываются проценты или десятки процентов активности ОЯТ.

Как видно из результатов реальной деятельности ядерных топливных циклов, количество ядерных и радиационных отходов лишь потенциально (софизм Прорыва) влияет на безопасность, а фактически, реальное количество выбросов в атмосферу зависит лишь от количества общей активности на рабочем месте радиохимических переделов, и переделов по фабрикации вторичного ядерного топлива.

Необходимо понять, почему в 1969 США отказались от ЗЯТЦ БР и прекратили финансирование «большой пирохимии». Необходимо понять, почему НИИАР с 1972 года перестал создавать ЗЯТЦ БР, а занялся научными фальсификациями и освоением бюджетных средств СССР.

Причина №1 – радиохимическая – колоссальная активность свежего ОЯТ быстрых реакторов. Радиоактивность ОЯТ примерно в 100-200 раз выше, чем на радиохимии при производстве оружейного плутония. Масса осколков деления в одной тонне ОЯТ отличается как 100 кг и 0,5-1 кг. Не создано пока такое оборудование, которое может обеспечить безопасную работу с таким ОЯТ. Разрыв технологий – два порядка.

Причина №2 – ядерно-физическая – положительная температурная реактивность нечетных изотопов плутония при аварийных температурах выше 700-800*С помноженная на положительную температурную реактивность доминирующего природного четного урана-238. Нет естественных физических принципов, обеспечивающих стабильную работу реактора. Лишь уран-235 может обеспечивать естественную ядерную безопасность быстрого реактора, но его в природе всего 0,72%. Проблемы ядерной безопасности быстрых реакторов ЗЯТЦ БР с топливом из плутония и природного урана снижают топливную эффективность в 140 раз, и нет смысла заниматься разработкой заведомо более дорогих быстрых реакторов с топливом из обогащенного урана-235.

Каждой из этих причин в отдельности достаточно, чтобы отказаться от глобального радиационного загрязнения своих территорий. И та, и другая причина может привести к выбросам, на порядки большим, чем выброс Чернобыльской аварии 1986 года.

We haven’t had that spirit here sins 1969

Возвращаясь назад, в 2008 год, следует сказать следующее.

*Результаты экспериментальных работ по ЗЯТЦ БР 1960-80-х годов были признаны отрицательными по двум, приведенным выше основным причинам №1 и №2, а вовсе не потому, что производят слишком много плутония в отходах, как пытался объяснять Прорыв в своих основополагающих теориях радиационно-эквивалентного захоронения (РЭЗ) и вводом термина потенциальная биологическая опасность (ПБО). Собственно, именно плутоний всегда был основной целью работ ЗЯТЦ, и если КВ плутония (239/239) цикла превышал 1,0 с учетом потерь, то работу можно было признать успешной. Избытки плутония сверх потерь – это бесплатный материал для производства ядерного оружия, особенно в бланките.

Дополнительно к этим двум внутренним причинам, открытие новых месторождений урана сняло не только проблему дефицита урана для производства оружейного плутония, но и для производства электроэнергии на 450 ГВтэ АЭС.

Идеи Прорыва ПБО и РЭЗ – это отвлекающий маневр от осмысления двух настоящих причин отказа от ЗЯТЦ БР в 1969. Запредельная опасность работ, превышение всех установленных пределов выбросов радиоактивных веществ, в первую очередь в атмосферу, реально остановила головы горячих сторонников ЗЯТЦ БР в 1969.

Директор НИИАР О.Д. Казачковский в 1969 году осуществил запуск БОР-60, уже зная, что США получили отрицательный результат на EBR-II. Задача осуществить ЗЯТЦ на быстром опытном реакторе БОР-60 была снята и НИИАР никогда не перерабатывал целую зону БОР-60 для демонстрации ЗЯТЦ. За всю историю БОР-60 было переработано менее 6 ОТВС из накопленных 2000 ОТВС.

Оборудование радиохимии для работы с 10 МКи, необходимое для переработки АЗ БОР-60, не проектировалось и не создавалось.

Реактор БОР-60 никогда не работал на смеси плутония и природного урана из-за опасности потери управления и/или разгона на мгновенных нейтронах.

Всё топливо БОР-60, бланкит БОР-60, пролежали многие десятилетия, и были вывезены на Маяк в 2014 году, демонстрируя всему миру, что ядерные силы неподвластны политике.

Ядерные державы использовали быстрые исследовательские реакторы для разработки ядерных оружейных технологий и для реакторного материаловедения до 1969 года. Затем на смену быстрым исследовательским реакторам пришли ядерно-физические устройства, позволяющие создавать нейтронные потоки с заданной энергией и существенно большими плотностями нейтронных потоков (в малых объемах). Скорость накопления повреждающей дозы быстрыми нейтронами выросла на два порядка и более, что сделало быстрый реактор неактуальным для исследовательских целей в приемлемых масштабах времени.

Построенные после 1969 года транспортные и энергетические быстрые реакторы показали себя с отрицательной стороны.

Советские транспортные быстрые реакторы со свинцово-висмутовым теплоносителем работали на ВОУ. Были сняты с производства из-за низкого КИУМ и очень высокой аварийности (1 тяжелая авария на 1 реактор-год).

Энергетические быстрые реакторы дают в 2-5 раз более дорогой квтч, чем тепловые реакторы. Советские энергетические реакторы серии БН-350 (1973), БН-600 (1980) и БН-800 (последний введен в эксплуатацию в 2017 через 37 лет после начала строительства) работали на ядерно-безопасном высокообогащенном уране. В 1982 СССР отказался от строительства блоков БН-1600 на Южно-Уральской АЭС.

Французские реакторы Феникс (1973) и Супер Феникс (1986) работали на уран-плутониевом топливе, и добились самых больших результатов в приближении к ЗЯТЦ БР. Часть топлива была переработана и измерен КВ, который оказался существенно ниже расчетной величины, 1,14 – 1,16 вместо 1,40. Феникс был закрыт после 4-х аварий с потерей управляемости 1989-90 года.

Супер Феникс встретил настолько жесткое противодействие общественности, что в процессе строительства его обстреливали из гранатометов. На митинги протеста выходили сотни тысяч человек. Половину времени реактор простаивал по политическим соображениям, четверть времени из-за технических проблем. На реакторе произошло 3 аварии с потерей управляемости, и в 1996 он был остановлен.

С сентября 2022 года реактор БН-800 работает в режиме ЗЯТЦ БР, на нулевом цикле, то есть на плутонии производства других реакторов (в основном оружейных). Несмотря на суммарный опыт исследования БР в СССР (России) почти 70 лет, это первый реактор, который является компонентом ЗЯТЦ БР. Аналогичный уровень работ в США был достигнут в 1964 году.

Реактора БРЕСТ-ОД-300 пока нет. Первоначально его планировали пустить в эксплуатацию в 2014, затем в 2020. Говорить о каких-либо прогнозах в 2024 нет смысла.

За 22 года, с даты выхода книги БРЕСТ-ОД-300 в 2002 году, в энергетике произошла революция масштаба большего, чем открытие огня древним человеком, чем открытие угля, нефти и газа, на многие порядки большая, чем открытие энергии деления урана-235.

В 2011 году ВИЭ обогнала АЭС по установленной мощности. Лозунг Прорыва о безальтернативности АЭС потерял актуальность. Риторика софизма безальтернативности сменилась на риторику софизма безуглеродности.

В 2017 году ВИЭ обогнала АЭС по произведенной электроэнергии. АЭС сместились на 6 место после угля, нефти, газа, ГЭС, ВИЭ.

В 2022 году ВИЭ на треть превышает АЭС по произведенной электроэнергии.

Человечество нашло альтернативу АЭС. Стоимость квтч ВИЭ стремительно падает и угроза энергетического голода снята.

Самым главным достижением ВИЭ является повышение КПД солнечных панелей выше 20%. Это на порядок выше, чем КПД фотосинтеза, который природа создавала миллиарды лет. Литий и кобальт стали основными энергоносителями, потеснив уголь, нефть и газ.

Любимые Дементием Башкировым дрова стали резервным источником тепловой и электрической энергии, которая позволяет пережить суровые российские морозы и метели в тепле и свете. Безальтернативным источником стала энергия Солнца, освоение которой отцы-основатели ядерной энергии предполагали через тысячу лет. Но будущее энергетическое изобилие наступило на тысячу лет раньше.

Китайские трудовые коллективы выполнили и перевыполнили тысячелетние планы за десять лет. Записывайтесь на курсы китайского языка, чтобы не отстать от технического прогресса.

Источник: http://proatom.ru/modules.php?...